土木工程材料匯總

1、緒論1土木工程泛指建筑工程、道路橋梁工程、水利工程等建設(shè)性工程。土木工程中所使用的各種材料及制品都統(tǒng)稱為土木工程材料,是一切建筑工程的物質(zhì)基礎(chǔ)。三.土木工程材料的發(fā)展方向 輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐久性好四.常用標(biāo)準(zhǔn)代號 我國的四級標(biāo)準(zhǔn):國家標(biāo)準(zhǔn)GB 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)， 地方標(biāo)準(zhǔn) 企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB國際和國外標(biāo)準(zhǔn)第1章 土木工程材料的基本性質(zhì)1. 密度 材料在絕對密實狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量 =m/V g/cm3 2.近似密度 砂、石等材料在排除開口孔體積的情況下，單位體積的質(zhì)量 a=m/Va g/cm Va=V+V閉 3.表觀密度 材料在自然狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量 0=m/V0 g/cm3或kg/m V0=V+V孔=V

2、+V開+V閉= Va +V開4.堆積密度 粉狀或粒狀材料在堆積狀態(tài)下，單位體積的質(zhì)量0=m/V0 kg/m3 V 0= V 0 +V空 = Va +V開+V空 = V +V孔+V空1.2.2 材料的密實度與孔隙率1.密實度 材料的體積內(nèi)被固體物質(zhì)充實的程度2.孔隙率 材料的體積內(nèi)，孔隙體積所占的比例D+P=1 材料的填充率與空隙率1.填充率 某堆積體積中, 被散粒材料的顆粒所填充的程度2.空隙率 某堆積體積中，散粒材料顆粒之間的空隙體積所占的比例D+p=12.材料的吸水性與吸濕性吸水性-材料與水接觸吸收水分的性質(zhì)吸濕性-材料在潮濕空氣中吸收水分的性質(zhì)含水率：式中：W -材料的質(zhì)量含水率，%；

3、m- 材料在干燥狀態(tài)下質(zhì)量，g;m1- 材料在含水狀態(tài)下的質(zhì)量，g 吸水率-最大含水率孔隙特征對材料的吸水性和吸濕性的影響平衡含水率3.材料的耐水性-材料抵抗水的破壞作用的能力，用軟化系數(shù)K表示：材料的軟化系數(shù)的范圍在01之間。用于水中、潮濕環(huán)境中的重要結(jié)構(gòu)材料，必須選用軟化系數(shù)不低于（）0.85的材料； 用于受潮濕較輕或次要結(jié)構(gòu)的材料，則不宜小于0.700.85。通常軟化系數(shù)大于等于0.85的材料稱為耐水材料材料的理論強(qiáng)度 式中：ft 材料的理論抗拉強(qiáng)度； E材料的彈性模量， 單位表面能；d 原子間的距離。材料的強(qiáng)度 根據(jù)外力作用方式的不同，分為抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度。材料的

4、耐久性 材料的耐久性是材料在使用中，抵抗其自身和環(huán)境的長期破壞作用，保持其原有性能不破壞、不變質(zhì)的能力。第2章 建筑鋼材鋼材與混凝土相比的優(yōu)點：1.抗拉強(qiáng)度高2.塑性好3.韌性好4.性能穩(wěn)定5.比強(qiáng)度高鋼材與混凝土相比的缺點：1.易生銹2.防火性能差3.自重大鋼材的化學(xué)組成鋼材與鐵的區(qū)別在于碳含量，鋼材的碳含量在2%以下。按化學(xué)成分鋼材可分為碳素鋼和合金鋼兩類。 碳素鋼按碳含量可分為：合金鋼按合金元素的總含量可分為：碳素鋼在常溫下形成的基本組織也有三種：鐵素體、滲碳體和珠光體。煉鋼時脫氧程度不同，鋼的質(zhì)量差別很大，通?？煞譃橐韵滤姆N：沸騰鋼，代號為“F”;鎮(zhèn)靜鋼代號為“Z”; 半鎮(zhèn)靜鋼,其代號

5、為“b”?？估阅?是鋼材最重要的性能之一 。由拉伸實驗測定的屈服點、抗拉強(qiáng)度和伸長率是鋼材抗拉性能的主要技術(shù)指標(biāo)。 冷彎性能, 沖擊韌性,硬度, 耐疲勞性1.鋼材被腐蝕的主要原因 （1）化學(xué)腐蝕 （2）電化學(xué)腐蝕（3）應(yīng)力腐蝕1.碳素結(jié)構(gòu)鋼 牌號的表示方法：Q 屈服點數(shù)值 質(zhì)量等級代號 脫氧程度代號第3章 無機(jī)膠凝材料1.石膏的生產(chǎn)2. 建筑石膏的凝結(jié)硬化建筑石膏的幾個特點：1.凝結(jié)硬化快2.孔隙率大3.體積微膨脹4.防火性能好5.環(huán)境調(diào)節(jié)性 6.耐水性差7.良好的可加工性和裝飾性。生石灰的熟化：生石灰與水發(fā)生水化反應(yīng)，生成Ca(OH)2的過程，也稱消化或消解。 熟化反應(yīng)：CaOH2O Ca

6、(OH)264.9103J石灰的硬化 碳化過程 Ca(OH)2+CO2+nH2O=CaCO3+(n+1)H2O石灰的特性：（1）保水性好，可塑性好2）凝結(jié)硬化慢，強(qiáng)度低 1：3石灰砂漿的28天抗壓強(qiáng)度通常只有0.20.5MPa。（3）耐水性差（4）體積收縮大常用的六大水泥包括：硅酸鹽水泥、礦渣水泥、粉煤灰水泥、火山灰質(zhì)水泥 、普通硅酸鹽水泥、復(fù)合水泥。3.2.硅酸鹽水泥 凡由硅酸鹽水泥熟料、05的石灰石或?；郀t礦渣、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥(波特蘭水泥)。2硅酸鹽水泥熟料中四種礦物成分的分子式是（水化放熱量最大且最快的是C3A ）、（對后期有影響，水化放熱量最慢最小的

7、是 C2S ）中低熱水泥、（對前期強(qiáng)度起決定性影響的是C3S 礦物含量最高 ）高強(qiáng)水泥、（C4AF ）道路水泥。3.影響水泥凝結(jié)硬化的因素（1）礦物成分（2）細(xì)度（3）用水量（4）養(yǎng)護(hù)時間（5）環(huán)境的溫度和濕度6）石膏摻量硅酸鹽水泥的初凝時間不得早于45min，；終凝時間不得遲于6.5h 水泥石的腐蝕與防止 1.軟水的侵蝕（溶出性侵蝕、溶析） 2.鹽類腐蝕（硫酸鹽和鎂鹽） 3.酸類腐蝕（碳酸和一般酸） 4.強(qiáng)堿的腐蝕 普通硅酸鹽水泥代號P.O。復(fù)合硅酸鹽水泥代號P.C?；鹕交屹|(zhì)硅酸鹽水泥代號P.P。粉煤灰硅酸鹽水泥代號P.F。礦渣硅酸鹽水泥代號P.S。其特性相對與硅酸鹽水泥的主要特點：（1）二

8、次水化；（2）凝結(jié)硬化稍慢、早期強(qiáng)度較低，但后期強(qiáng)度往往能趕上甚至超過同等級的普通水泥；適于蒸汽養(yǎng)護(hù)或壓蒸養(yǎng)護(hù)等濕熱處理；水化放熱量較少且水化放熱速度較慢;（3）抗腐蝕能力強(qiáng)；（4）耐熱性好，但抗碳化能力較差；（5）泌水性較大，干縮較大，抗?jié)B性及抵抗干濕循環(huán)的性能均較差。第4章 水泥混凝土及砂漿混凝土是由膠凝材料，水和粗、細(xì)骨料按適當(dāng)比例配合、拌制成拌合物，經(jīng)一定時間硬化而成的人造石材?；炷脸０幢碛^密度的大小分類，一般可分為以下三種： 重混凝土：其表觀密度大于2600kg/m3普通混凝土：其表觀密度為19502500kg/m3，一般多在2400kg/m3左右。輕混凝土：其表觀密度小于1950

9、kg/m3根據(jù)所用膠凝材料不同，混凝土可分為水泥混凝土、瀝青混凝土、聚合物混凝土、石膏混凝土等等。根據(jù)特性或施工方法不同，可分為防水混凝土、耐熱混凝土、防射線混凝土、高強(qiáng)混凝土、泵送混凝土等?；炷恋膬?yōu)點：價格低廉、凝結(jié)前塑性好、可調(diào)整性能、與鋼筋粘結(jié)力高、抗壓強(qiáng)度高、耐久性好。缺點：自重大、脆性大、抗拉強(qiáng)度小、質(zhì)量波動大、養(yǎng)護(hù)時間長。一般對混凝土質(zhì)量的基本要求是：強(qiáng)度、和易性、耐久性、經(jīng)濟(jì)性。2.細(xì)骨料 粒徑在0.164.75mm之間的骨料稱為細(xì)骨料。一般有河砂、海砂和山砂。3.粗骨料 粒徑大于4.75mm的骨料。根據(jù)形成原因可分為碎石和卵石。1）減水劑 是指在混凝土坍落度基本相同的條件下，

10、能減少拌合用水量的外加劑。2）早強(qiáng)劑 能加速混凝土早期強(qiáng)度發(fā)展的外加劑稱早強(qiáng)劑。3）引氣劑 在攪拌混凝土過程中能引入大量均勻分布的、穩(wěn)定而封閉的微小氣泡（直徑在10100m）的外加劑，稱為引氣劑。4）緩凝劑 能延長混凝土的凝結(jié)時間而不顯著降低混凝土后期強(qiáng)度的外加劑稱為緩凝劑。常用的是糖蜜和木質(zhì)素磺酸鈣。 5）速凝劑 能使混凝土迅速凝結(jié)硬化的外加劑稱為速凝劑。6）防凍劑 防凍劑是能使混凝土在負(fù)溫下硬化，并在規(guī)定養(yǎng)護(hù)條件下達(dá)到預(yù)期性能的外加劑。7）膨脹劑 能使混凝土產(chǎn)生一定體積膨脹的外加劑。8）泵送劑 能改善混凝土拌合物泵送性能的外加劑。1.和易性的概念 混凝土拌合物易于施工操作（拌合、運(yùn)輸、澆灌

11、、搗實）并能獲致質(zhì)量均勻、成型密實的性能。5. 改善新拌混凝土和易性的措施 （1）選用合適的水泥品種和骨料；（2）通過試驗，采用合理砂率；（3）改善砂、石級配；盡量采用較粗的砂、石； （4）當(dāng)混凝土拌合物坍落度太小時，保持水灰比不變，增加適量的水泥漿；當(dāng)坍落度太大時，保持砂率不變，增加適量的砂、石；（5）摻用外加劑；采用機(jī)械振搗。2.混凝土立方體抗壓強(qiáng)度 以fcu表示4. 混凝土的軸心抗壓強(qiáng)度fcp5.混凝土的抗拉強(qiáng)度 劈裂抗拉強(qiáng)度fts 6.混凝土的抗折強(qiáng)度fcf7.影響混凝土強(qiáng)度的因素（1）水灰比和水泥強(qiáng)度等級決定混凝土強(qiáng)度的主要因素式中：fcu混凝土抗壓強(qiáng)度； fce水泥28天實測強(qiáng)度，

12、 fce=c fce，k fce，k水泥的28天抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值（強(qiáng)度等級）A、B回歸系數(shù) 采用碎石：A=0.46、B=0.07 采用卵石：A=0.48、B=0.33 1.耐久性的概念 混凝土抵抗環(huán)境介質(zhì)作用并長期保持其良好的使用性能和外觀完整性，從而維持混凝土結(jié)構(gòu)的安全、正常使用的能力稱為耐久性。1）抗?jié)B性（2）抗凍性（3）抗侵蝕性（4）混凝土的碳化（中性化）（5）堿骨料反應(yīng)2.提高混凝土耐久性的措施（1）合理選擇水泥品種（2）適當(dāng)控制混凝土的水灰比及水泥用量3）選用較好的砂、石骨料（4）摻用外加劑（5）加強(qiáng)混凝土質(zhì)量的生產(chǎn)控制令混凝土的配制強(qiáng)度等于強(qiáng)度平均值，可得下式： 混凝土配合比設(shè)計1.

13、初步配合比的計算（1）配制強(qiáng)度（fcu，0）的確定式中，fcu，0混凝土配制強(qiáng)度；fcu，k混凝土強(qiáng)度等級；強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)差，3.施工配合比C =C S =S（1+Ws） G =G（1+Wg） W =W-SWs- G Wg 2.砂漿的強(qiáng)度等級第5章 砌筑材料1.燒結(jié)普通磚 欠火磚燒成溫度過低，孔隙率低，強(qiáng)度低，耐久性差。色淺，聲啞。過火磚燒成溫度過高，有彎曲等變形，尺寸極不規(guī)整。色較深，聲清脆。1）外形尺寸 24011553mm2.燒結(jié)多孔磚和燒結(jié)空心磚可節(jié)省大量的土地用土和燒磚燃料，減輕運(yùn)輸重量；減輕制磚和砌筑時的勞動強(qiáng)度，加快施工進(jìn)度；減輕建筑物自重，加高建筑層數(shù)，降低造價 5.2 砌塊 砌塊是

14、在建筑工程中用于砌筑墻體的尺寸較大的塊狀材料。按砌塊特征分為空心砌塊（空心率25）和實心砌塊（空心率25）。 普通混凝土小型空心砌塊 混凝土小型空心砌塊是以水泥、砂、碎石和礫石為原料，加水?dāng)嚢?、振動加壓或沖擊成型，再經(jīng)養(yǎng)護(hù)制成的一種墻體材料，其空心率不小于25第6章 瀝青及瀝青混合料瀝青在建筑、公路、橋梁等工程中有著廣泛的應(yīng)用，主要用于生產(chǎn)防水材料和鋪筑瀝青路面、機(jī)場道面 石油瀝青 石油瀝青是石油原油經(jīng)蒸餾等提煉出各種輕質(zhì)油及潤滑油以后的殘留物，或再經(jīng)加工而得的產(chǎn)品。它是一種有機(jī)膠凝材料，在常溫下呈固體、半固體或粘性液體，顏色為褐色或黑褐色（1）石油瀝青的組分1) 油分：2) 樹脂3) 地瀝青

15、質(zhì)地2. 石油瀝青的技術(shù)性質(zhì)1）防水性2）粘滯性（粘性、稠度）3） 塑性4）溫度敏感性5）大氣穩(wěn)定性針入度反映了石油瀝青抵抗剪切變形的能力。針入度值越小，表明粘度越大。粘稠石油瀝青的針入度是在規(guī)定溫度(25)條件下，以規(guī)定重量(100g)的標(biāo)準(zhǔn)針，在規(guī)定時間(5s)內(nèi)貫入試樣中的深度表示，單位以1/10mm計。 瀝青混合料的組成材料有瀝青、粗骨料、細(xì)骨料和填料2.瀝青混合料的結(jié)構(gòu)（1）懸浮密實結(jié)構(gòu)（2）骨架空隙結(jié)構(gòu)3）骨架密實結(jié)構(gòu)3.瀝青混合料的技術(shù)性質(zhì)（1）高溫穩(wěn)定性2）低溫抗裂性3）耐久性4抗滑性) 5）施工和易性第8章 木材木材的優(yōu)點：輕質(zhì)高強(qiáng)，對熱、聲和電的傳導(dǎo)性能比較低有很好的彈性和塑性，能承受沖擊和振動等作用容易加工、木紋美觀；在干燥環(huán)境或長期置于水中均有很好的耐久性木材的缺點：構(gòu)造不均勻，各向異性，易吸濕吸水從而導(dǎo)致形狀、尺寸、強(qiáng)度等物理、力學(xué)性能變化；長期處于